汪澤安 陳肯 包盈盈

【摘要】? ? 信息化時(shí)代的到來(lái)使得國(guó)際科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，5G通信技術(shù)成為信息時(shí)代的產(chǎn)物，將其應(yīng)用于艦船通信系統(tǒng)中，是現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的重要課題之一。本文簡(jiǎn)單介紹了5G移動(dòng)通信技術(shù)，通過對(duì)艦船通信系統(tǒng)的特點(diǎn)研究，探索艦船通信系統(tǒng)中5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用效果，以供相關(guān)人員參考。

【關(guān)鍵詞】? ? 5G? ? 移動(dòng)通信技術(shù)? ? 艦船通信系統(tǒng)

引言：

艦船通信系統(tǒng)是現(xiàn)代海軍作戰(zhàn)中的核心指揮系統(tǒng)神經(jīng)，其考慮到艦船通信作戰(zhàn)的實(shí)際使用要求，在艦船網(wǎng)絡(luò)上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，適應(yīng)5G移動(dòng)通信技術(shù)，有效優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸速度，實(shí)現(xiàn)交互式網(wǎng)絡(luò)通信業(yè)務(wù)。

一、5G移動(dòng)通信技術(shù)介紹

在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的2G、3G以及4G通信技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足人們的實(shí)際需要，因此，5G技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，5G的英文全稱為5th generation wireless systems，其中文含義為第五代移動(dòng)通信技術(shù)。在現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展過程中，由于5G技術(shù)具備成本低、信息承載量大、數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率高等優(yōu)點(diǎn)，是4G通信速度的百倍以上，能夠達(dá)到每秒10Gb的，傳播效率，在下載文件時(shí)，傳統(tǒng)4G網(wǎng)絡(luò)需要消耗一小時(shí)的時(shí)間，在5G移動(dòng)通信技術(shù)的支持下，能夠在短短幾秒鐘之內(nèi)完成。5G移動(dòng)通信技術(shù)的影響力較大，實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)能夠保障用戶的通信質(zhì)量，減少作業(yè)流程，節(jié)約通信成本，這為以移動(dòng)信息為載體的5G設(shè)備提供了遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。需要注意的是，盡管在當(dāng)前的社會(huì)發(fā)展過程中，5G技術(shù)的應(yīng)用給人們的生活工作帶來(lái)了極大的方便，但隨之而來(lái)的問題與挑戰(zhàn)同樣受到了人們的廣泛關(guān)注。5G通信技術(shù)的信號(hào)在不斷優(yōu)化的過程中，已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了無(wú)死角覆蓋，其影響效果較強(qiáng)，但自身需要監(jiān)測(cè)監(jiān)管工作的范圍就更為廣闊，其工作任務(wù)也不斷加重[1]。

二、艦船通信系統(tǒng)特點(diǎn)分析

現(xiàn)代艦船通信系統(tǒng)的發(fā)展主流方向?yàn)椤翱v向-橫向”一體化集成模式，其核心目的在于構(gòu)建扁平化艦船信息網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。其一，系統(tǒng)信息集成度較高。艦船通信系統(tǒng)主要由信息融合與無(wú)線協(xié)同技術(shù)構(gòu)建結(jié)合而成，其在實(shí)際指揮作戰(zhàn)環(huán)節(jié)能夠做到海、陸、空等多樣化平臺(tái)聯(lián)合作戰(zhàn)指揮，完成不同作戰(zhàn)區(qū)域之間的信息傳輸，強(qiáng)化戰(zhàn)場(chǎng)聯(lián)合作戰(zhàn)能力。其二，系統(tǒng)通信方式多樣化?，F(xiàn)代船艦上的通信系統(tǒng)設(shè)備多種多樣，適用于不同作戰(zhàn)環(huán)境，面對(duì)信息量巨大的有線及無(wú)線通信模式，通信系統(tǒng)設(shè)備之間具備全方位立體通信能力。其三，通信系統(tǒng)高可靠性服務(wù)。現(xiàn)代艦船通信系統(tǒng)中，軍事網(wǎng)絡(luò)頻段較多，若想實(shí)現(xiàn)艦船平臺(tái)的互聯(lián)互通作業(yè)，要求艦船具備“高頻段、高可靠性”的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)，保證艦船通信服務(wù)“聯(lián)得通、通得好”。其四，高效化信息處理能力。全球信息化發(fā)展的格局下，可以預(yù)見的是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)方式將會(huì)以無(wú)形、無(wú)人、無(wú)聲聯(lián)合化模式為主導(dǎo)，在這種環(huán)境下信息就是戰(zhàn)斗力，高效化信息處理水平就是艦船通信系統(tǒng)的“武器”，這直接關(guān)系著戰(zhàn)爭(zhēng)的走向。

三、艦船通信系統(tǒng)中5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1系統(tǒng)組網(wǎng)架構(gòu)

基于5G移動(dòng)通信技術(shù)艦船通信系統(tǒng)應(yīng)用了軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN技術(shù)），其作為控制云端數(shù)據(jù)接收、轉(zhuǎn)發(fā)的核心技術(shù)，通過集中控制、網(wǎng)絡(luò)開放的多階級(jí)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)艦船通信系統(tǒng)的高效化資源調(diào)度，借此優(yōu)化整個(gè)通信系統(tǒng)的虛擬化水平。在網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV技術(shù)）的支持下，艦船通信系統(tǒng)的與計(jì)算速度更加靈活，實(shí)現(xiàn)開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，靈活應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算設(shè)備，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化通信部署，強(qiáng)化網(wǎng)元的靈活編排功能，增強(qiáng)通信系統(tǒng)的靈活性。信息技術(shù)的改革推動(dòng)艦船通信系統(tǒng)信息化管理模式應(yīng)用，基于通用ICT系統(tǒng)的數(shù)字信息化管理平臺(tái)，為SDN技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸提供實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化通信。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用自動(dòng)重連、冗余切換等技術(shù)，滿足艦船通信系統(tǒng)對(duì)于PLC嵌入式系統(tǒng)的自定義通信需求。在SDN技術(shù)與NFV技術(shù)基礎(chǔ)上，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)（NS技術(shù)），將同一通信物理網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)相互獨(dú)立的虛擬網(wǎng)絡(luò)，減少專用物理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)量，降低艦船通信系統(tǒng)的建造硬件成本[2]。

艦船通信系統(tǒng)中聲音及振動(dòng)波形等特型數(shù)據(jù)傳輸模式，是現(xiàn)階段數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的最高技術(shù)，其對(duì)于解決傳統(tǒng)光纖有線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)費(fèi)用、場(chǎng)地布線等問題，都有著極佳的適用表現(xiàn)。可以在5G移動(dòng)通信技術(shù)的幫助下，通過項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)進(jìn)行流程管控，將數(shù)據(jù)傳輸與平臺(tái)項(xiàng)目推進(jìn)相結(jié)合，由無(wú)線視覺與聲音及振動(dòng)波形等特型數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)代替人力管理模式，避免人為因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸信息對(duì)接造成的不利影響，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建多態(tài)傳感器同口徑集成感知系統(tǒng)。在無(wú)線側(cè)提供用戶所需要的云端計(jì)算網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，使整個(gè)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算能力更靠近用戶的前端服務(wù)（MEC技術(shù)），降低通信過程中的網(wǎng)絡(luò)延遲，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)通信體驗(yàn)。借助通信過程控制系統(tǒng)（APC）的網(wǎng)格化分布，完成MES/ERP精密數(shù)據(jù)分析，以及數(shù)字化系統(tǒng)改造等任務(wù)，優(yōu)化星地寬帶通訊、遙控和目標(biāo)檢測(cè)等多樣化功能。

3.2物聯(lián)通信技術(shù)

5G通信為艦船通信系統(tǒng)設(shè)備連接提供了技術(shù)支持，能夠進(jìn)行智能設(shè)備的遠(yuǎn)距離操控管理，有效提高了工作人員的日常業(yè)務(wù)處理能力。首先，物聯(lián)技術(shù)能夠幫助艦船通信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系運(yùn)行過程中，需要對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行量化評(píng)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)感知。這需要考慮到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同等級(jí)、來(lái)源、節(jié)點(diǎn)上的信息數(shù)據(jù)，以及數(shù)據(jù)之間夾雜其它信息的可能性。在物聯(lián)通信技術(shù)的應(yīng)用喜愛，優(yōu)化信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信的效率，設(shè)置信息交流閾值來(lái)完成數(shù)據(jù)集中管理，完成對(duì)數(shù)據(jù)信息來(lái)源的實(shí)時(shí)鎖定，從而實(shí)現(xiàn)艦船通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集中化管理[3]。

其次，物聯(lián)通信技術(shù)能夠幫助艦船通信系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理，基于5G通信技術(shù)的信息安全保障機(jī)制，完成對(duì)通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的病毒源逆向追蹤。模擬異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)方案，需要在方案可行性的基礎(chǔ)上，發(fā)揮物聯(lián)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)提取優(yōu)勢(shì)功能互補(bǔ)，并且在通信系統(tǒng)電流信號(hào)靈敏、速動(dòng)等方面性能上的提高，同一異常節(jié)點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)配備不同測(cè)試原理判據(jù)成為可能。假定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)流量為均值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)后進(jìn)行異常節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)檢測(cè)，依托Matlab軟件進(jìn)行濾波器系數(shù)序列計(jì)算，將原始信號(hào)通過濾波器組得到各個(gè)子帶的輸出序列，完成艦船通信系統(tǒng)故障節(jié)點(diǎn)比對(duì)測(cè)試。

最后，物聯(lián)技術(shù)能夠幫助艦船通信系統(tǒng)完善數(shù)據(jù)傳遞鏈，5G通信技術(shù)的支持下，通信系統(tǒng)智能化連接成為可能，其為物聯(lián)技術(shù)功能應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。物聯(lián)技術(shù)應(yīng)用的核心，是傳感器技術(shù)與嵌入式技術(shù)，就常規(guī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，大量的用戶數(shù)據(jù)是其進(jìn)行數(shù)據(jù)交流的基礎(chǔ)，這也是物聯(lián)技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的主要處理方式，通過IP網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中的信息來(lái)搜集云端源數(shù)據(jù)，完成網(wǎng)絡(luò)傳播源定位，在5G終端的幫助下，其流量消耗小于4G模式，艦船通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行建設(shè)成本得到管控。

3.3云端協(xié)議技術(shù)

5G通信技術(shù)呈現(xiàn)出的特征為信息數(shù)據(jù)的共享傳輸，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)較為成熟。在艦船通信系統(tǒng)中應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)，能夠借助云端協(xié)議技術(shù)提高計(jì)算機(jī)溝通能力，確保艦船通信工作的順利完成，提高計(jì)算機(jī)通信速度。2017年11月，國(guó)家頒布了《推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，標(biāo)志著我國(guó)IPv6發(fā)展革命開始。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、LTE等新興業(yè)務(wù)的發(fā)展，艦船通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)地址短缺的問題逐漸被提上日程。IPv6協(xié)議建設(shè)與5G網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的兩大戰(zhàn)略領(lǐng)域，進(jìn)行艦船通信系統(tǒng)中5G移動(dòng)通信技術(shù)的IPv6協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)研究，符合國(guó)家網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略發(fā)展需求。探索其模型架構(gòu)、協(xié)議過渡、檢索緩沖、安全管理等內(nèi)容，需要同時(shí)保持對(duì)網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)和安全性，為構(gòu)建萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代奠定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。強(qiáng)化艦船通信系統(tǒng)感知層信息檢索效率，依托云端網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)艦船通信數(shù)據(jù)的平穩(wěn)傳輸，控制信息處理時(shí)間，拓展數(shù)據(jù)傳輸層，優(yōu)化無(wú)線傳輸渠道，為用戶及時(shí)提供所需信息。此外，云端協(xié)議網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在艦船通信系統(tǒng)中的作用，實(shí)現(xiàn)了云端技術(shù)的個(gè)性化服務(wù)，完成集成有線信號(hào)向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)過度，包括傳感器、艦船操作控制中心的網(wǎng)絡(luò)訪問卡設(shè)備通訊。云端網(wǎng)絡(luò)自身具備優(yōu)秀的聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能，以及自我發(fā)現(xiàn)的技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)，能夠輕松出入各物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，為艦船通信系統(tǒng)中的設(shè)備通訊作業(yè)提供便利，進(jìn)行多樣化電力通信需求的自動(dòng)化分析，提高艦船通信質(zhì)量。

3.4系統(tǒng)升級(jí)建議

5G移動(dòng)通信技術(shù)的推動(dòng)作用下，大寬帶成為行業(yè)主流，其根本目的是支撐更高清晰度的視頻業(yè)務(wù)。在這種背景下，艦船通信系統(tǒng)原PON+EoC模式的網(wǎng)絡(luò)承載能力，已無(wú)法滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需求，需要進(jìn)行通信系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)容。同軸電纜寬帶接入技術(shù)（簡(jiǎn)稱為HINOC），是艦船通信系統(tǒng)審計(jì)方案中將光纖網(wǎng)絡(luò)同艦船通信設(shè)備之間進(jìn)行傳輸解決的有效方案，其在光纖的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，完成內(nèi)部電纜信息網(wǎng)構(gòu)建。該技術(shù)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于不需要對(duì)艦船原有電纜線路進(jìn)行改造，在原有EoC區(qū)域進(jìn)行HINOC設(shè)備疊加，完成艦船通信網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)，就能夠完成多種高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)雙向傳輸工作[4]。

我國(guó)信號(hào)通信頻率標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，同軸電纜860MHz以下的頻率可用于廣播通信信號(hào)傳輸，而860MHz以上的頻率帶并未被使用，將這部分稱為帶外信道。其特質(zhì)為整個(gè)系統(tǒng)在1.2GHz以下的環(huán)境中變化情況并不明顯;在16MHz的寬帶內(nèi)，頻譜較平;在1.2GHz-1.5GHz區(qū)間內(nèi)，其衰減速度較大，發(fā)射較長(zhǎng)，開發(fā)成本較高。所以，HINOC技術(shù)在艦船通信系統(tǒng)工作中的使用頻域?yàn)?00M-1.5G，并分為多個(gè)等頻寬信道。通過對(duì)I/Q 不平衡、射頻相位噪音等問題進(jìn)行處理，使其成為提高系統(tǒng)特性的重要方法之一。在高性能糾錯(cuò)碼方面，現(xiàn)階段廣電標(biāo)準(zhǔn)場(chǎng)景的幀長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，提高短數(shù)據(jù)幀業(yè)務(wù)能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)糾錯(cuò)能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

5G移動(dòng)通信技術(shù)在艦船通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠極大程度上增強(qiáng)艦船通信效率，滿足艦船設(shè)備現(xiàn)代通信需求。依托“縱向-橫向”一體化集成發(fā)展模式，強(qiáng)化系統(tǒng)抗干擾能力，優(yōu)化信息傳輸速率，應(yīng)對(duì)未來(lái)海上復(fù)雜的信息化戰(zhàn)爭(zhēng)要求。在實(shí)際發(fā)展過程中，部分通信設(shè)備維護(hù)成本過高，不適用于大范圍使用環(huán)境，這都是未來(lái)艦船通信系統(tǒng)發(fā)展需要攻克的難題。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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